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测量控制与仪器仪表工程师资格培训教材大纲测量控制与仪器仪表现代系统集成技术1. 绪论1.1 仪器仪表在国民经济中的地位1.2 仪器仪表技术的发展现状1.3 现代仪器仪表系统的基本结构与组成1.4 仪器仪表系统集成的基本概念及意义思考题2. 仪器仪表中的传感集成技术2.1 现代传感技术的发展2.2 现代传感技术在仪器仪表集成系统中的位置和作用2.3 测量系统的基本功能2.3.1 测量系统的功能模块组成2.3.2 功能模块间的相互作用2.4 传感器的分类2.4.1 按被测量进行的分类2.4.2 按作用原理进行的分类2.4.3 按能量转换关系进行的分类2.4.4 常用传感器的种类列表2.5 典型传感器及其在仪器仪表系统集成中的应用2.5.1 电阻式传感器及其应用 2.5.2 电感式传感器及其应用2.5.3 涡流传感器及其应用2.5.4 电容式传感器及其应用2.5.5 压电传感器及其应用2.5.6 磁电式传感器及其应用2.6 光电传感技术2.6.1 光电传感技术基础2.6.2 光谱测试技术2.6.3 莫尔条纹测量技术2.6.4 干涉测量技术2.6.5 光纤传感技术2.7 微型传感集成系统2.7.1 概述2.7.2 微型传感器2.7.3 微型传感集成系统应用思考题3. 系统及系统特性描述3.1 系统集成概念3.1.1 系统集成概念的提出和发展3.1.2 系统集成的基本结构形式3.2 基本集成模块3.2.1 物理层配置3.2.2 应用层3.3 系统建模及仿真3.3.1 系统需求分析3.3.2 建模及仿真3.4 系统控制3.4.1 分散型控制系统（DCS）3.4.2 现场总线控制系统（FCS）3.4.3 可编程逻辑控制（PLC）3.4.4 数字信号处理器（Digital Signal Processor ，简记为DSP）3.4.5 嵌入式控制器3.4.6 PID控制器3.4.7 最优控制3.4.8 自适应控制思考题4. 仪器仪表计算机系统集成技术4.1 计算机集成仪器仪表系统的基本功能结构4.1.1 数据的融合与综合利用4.1.2 网络体系结构与网络协议4.1.3 Internet国际互联网4.1.4 现场总线技术4.2 系统集成中的计算机接口技术4.2.1 接口技术概述4.2.2 简单I/O接口4.2.3 中断4.3 智能仪器系统的硬件处理技术4.3.1 概述4.3.2 智能仪器的输入通道及数据采集4.3.3 智能仪器的输出通道4.3.4 智能仪器的通信原理与人机接口4.4 智能仪器系统处理技术4.4.1 智能仪器典型处理功能4.4.2 智能仪器硬件电路的抗干扰4.4.3 智能仪器的设计与实现4.5 基于虚拟仪器技术的系统集成4.5.1 虚拟仪器概念及系统构成4.5.2 虚拟仪器软件技术4.5.3 虚拟仪器硬件技术思考题5. 典型仪器仪表集成系统应用实例 5.1 集成多传感技术的产品质量检测系统5.1.1 概述5.1.2 融合接触与非接触测量技术的产品集成检测系统5.1.3 系统模块设计与功能介绍5.1.4 传感器的选择与系统的集成5.1.5 测量装置的协调与测量过程自动化5.2 基于虚拟仪器的大型桥梁结构动态特性测试系统集成5.2.1 桥梁结构动态特性测试需求分析5.2.2 桥梁结构动态特性测试系统功能设计5.2.3 基于虚拟仪器技术实现大型桥梁测试系统集成5.2.4 便携式桥梁结构测试系统集成案例5.2.5 长期监测的桥梁结构测试系统集成案例5.3 旋转机械状态监测与故障诊断系统5.3.1 概述5.3.2 旋转机械状态监测常用传感器5.3.3 旋转机械状态参数监测5.3.4 旋转机械故障的机理与诊断5.3.5 设备状态监测与故障诊断典型系统介绍5.4 锅炉燃烧质量监测控制系统5.4.1 概述5.4.2 锅炉燃烧质量监测控制系统设计5.5 惯性仪表自动测试系统5.5.1 性能指标要求5.5.2 总体方案5.5.3 部件选择 5.5.4 控制器及接口电路5.5.5 控制系统框图思考题6. 现代测控与仪器微纳米系统集成技术6.1 微纳米测试系统集成技术6.1.1 微纳米测试技术概述6.1.2 表面粗造度测试系统6.1.3 线条宽度测试系统6.1.4 台阶高度测试系统6.1.5 膜厚测量系统6.2 生物工程中测控集成技术 6.2.1 生物单元测控集成技术6.2.2 典型应用系统6.3 纳米自组装技术 6.3.1 纳米自组装技术概述6.3.2 纳米自组装技术6.3.3 纳米自组装技术典型应用思考题参考文献测量控制与仪器仪表工程师资格培训教材大纲测量控制与仪器仪表的前沿技术及发展趋势第一篇 总论第一章 概述 1.1 测量控制和仪器仪表1.1.1 测量控制与仪器仪表概述1.1.2 测量控制与仪器科学的学科内涵1.1.3 仪器仪表分类1.2 测量控制与仪器仪表的作用与地位1.2.1 仪器仪表的重要作用1.2.2 仪器仪表的地位1.2.3 仪器仪表的市场需求1.3 测量控制与仪器仪表的评价1.3.1 评价内容1.3.2 评价仪器仪表的技术体系1.3.3 测量控制与仪器仪表误差与分析1.4 测量、单位制、量值的传递与溯源1.4.1 测量与计量1.4.2 单位制1.4.3 量值的传递与溯源1.5 测量信息论1.5.1 信息的概念1.5.2 信息的作用1.5.3 测量信息论习题与思考题参考文献第二章 现代测量控制与仪器仪表的发展动向 2.1 从“两弹一星”到“神舟五號飞船”2.1.1 輝煌的技術成就2.1.2 中国载人航天工程的七大系统2.1.3 神舟号飞船的的发射与回收2.1.4 神舟号飞船的现状与展望2.2 中国计量事业的发展2.2.1 我国计量事业的发展2.2.2 差距与挑战2.2.3 今后发展展望2.3 我国仪器仪表发展的现状与趋势2.3.1 我国仪器仪表产业的现状2.3.2 我国仪器仪表产业的发展面临的压力2.3.3 我国仪器仪表发展的趋势2.4 现代测量控制与仪器仪表的的发展动向2.4.1 国外仪器行业发展呈现出的发展趋势2.4.2 国外仪器行业发展呈现出技术特点2.4.3 未来十年仪器仪表关键技术习题与思考题参考文献第二篇 测量控制与仪器仪表前沿技术第三章 传感与测试前沿技术3.1 概述3.1.1 传感器与传感技术的概念3.1.2 传感器的地位与作用3.1.3 传感器的分类3.1.4 传感器的主要性能指标3.1.5 传感技术的发展3.2 前沿传感技术3.2.1 微型传感器3.2.2 智能传感器3.2.3 光电传感器3.2.4 光纤传感器3.2.5 生物传感器3.3 前沿测试技术3.3.1 MEMS测试技术3.3.2 动态测试技术3.3.3 视觉在线检测技术3.3.4 三维数字化技术3.3.5 分布式网络测试技术3.3.6 医学中的前沿测试技术3.3.7 无损检测前沿技术习题与思考题参考文献第四章 模拟信号调理技术 4.1 引言4.2 信号放大一、高输入阻抗运算放大器二、具数字增益控制的精密仪表放大器三、在系统可编程模拟器件ispPAC系列4.3 开关电容滤波器一、开关电容滤波器的工作原理二、开关电容滤波器器件举例4.4 高速24位-型模数转换器一、概述二、工作原理与性能三、接口设计四、应用建议4.5 模拟信号调理技术的发展趋势一、高分辨率模数转换器二、SoC技术三、在系统编程、下载四、高速运算五、非易失性大容量存储器4.6 结束语习题与思考题参考文献第五章 数字信号处理中的前沿技术 5.1 仪器仪表与信号处理5.2 信号滤波技术5.2.1 数字滤波器5.2.2 维纳滤波5.2.3 自适应滤波5.3 信号分析5.3.1 平稳随机过程的数据处理方法5.3.2 时频分析5.3.3 短时傅立叶变换5.3.4 小波变换5.4 非高斯信号处理习题与思考题第六章 智能控制与系统 6.1 新型微控制器6.1.1 ARM处理器6.1.2 DSP处理器6.1.3 可编程器件FPGA/CPLD6.2 仪器仪表与系统控制网络总线6.2.1 现场总线技术概述6.2.2 CAN网络技术概述6.2.3 工业以太网6.2.4 仪器仪表总线6.3 虚拟仪器及嵌入式系统6.3.1 虚拟仪器6.3.2 嵌入式系统6.4 智能控制技术6.4.1 人工智能6.4.2 人工神经网络6.4.3 混沌学6.4.4 模糊控制习题与思考题参考文献第七章 现代仪器仪表的设计与制造技术 7.1 先进设计制造技术对仪器仪表的作用7.2 仪器仪表的现代设计技术7.2.1 光机电一体化设计7.2.2 智能化设计7.2.3 信息化设计7.2.4 产品与系统的创新设计7.3 仪器仪表的前沿制造技术 7.3.1 计算机集成制造系统技术 7.3.2 柔性制造系统 7.3.3 虚拟制造技术 7.3.4 绿色制造技术7.4 微纳米制造技术与仪器科学 7.4.1 微机电系统（MEMS）技术 7.4.2 纳米技术 7.4.3 微纳米制造技术 7.4.4 微纳米技术的融合 7.4.5 微纳米技术对现代仪器科学的影响习题与思考题参考文献第三篇 典型测量控制与仪器仪表的发展趋势 第八章 典型工业过程参数检测与控制系统的发展趋势 8.1 工业自动化仪表的地位作用和特点8.2 典型工业过程参数检测的发展与趋势8.2.1 温度测量8.2.2 压力测量8.2.3 流量测量8.2.4 物位测量8.3 工业过程控制的发展与趋势8.3.1 过程工业的特点8.3.2 过程控制发展的回顾8.3.3 过程控制的发展趋势8.3.4 过程控制面临的问题8.3.5 智能控制的发展习题与思考题参考文献第九章 典型科学仪器的发展趋势 9.1 科学仪器的地位、作用和前沿技术9.1.1 什么是科学仪器9.1.2 科学仪器的地位和作用9.1.3 科学仪器事业的发展方向和前沿9.2 典型科学仪器的发展现状与趋势9.2.1 光学仪器的发展现状和趋势9.2.2 分析仪器的发展现状和发展趋势9.2.3 其他实验室和现场、在线科学仪器9.3 科学仪器发展的融合与分蘖9.3.1 科学仪器科技与产业发展的融合趋势9.3.2 科学仪器发展中的分蘖趋势习题与思考题参考文献第十章 典型电子与电工测量仪器的发展趋势 10.1 电子与电工测量仪器的作用和基本特性10.1.1 概述10.1.2 电子测量仪器的作用和特点10.1.3 电工测量仪器仪表10.2 典型电子与电工测量仪器的发展